Nieuwe therapieën voor bot- en kraakbeendefecten met beenmerg

. Door trauma of door het chirurgisch verwijderen van een tumor kunnen grote
kraakbeen en/of bot defecten ontstaan. Interventie is noodzakelijk, omdat deze
defecten niet spontaan genezen. Het beenmerg bevat mesenchymale stamcellen
(MSC) die richting kraakbeen en bot kunnen differentiëren, wat het beenmerg tot
een bron van cellen voor de mogelijke regeneratie van kraakbeen en bot maakt.
Voordat deze cellen gebruikt kunnen worden in de behandeling van patiënten,
moeten we er zeker van zijn dat er met behulp van deze cellen voldoende weefsel
van een goede kwaliteit gegenereerd kan worden. De kwaliteit van het bot en
kraakbeen wat door MSC kan worden gevormd is het laatste decennium door
onderzoek van ons en anderen sterk verbeterd. Toch is er nog meer kennis nodig
over de factoren die de differentiatie van de cellen en daarmee de vorming van
kraakbeen en bot beïnvloeden alvorens deze MSC kunnen worden toegepast bij de
behandeling van patiënten. Het is voor de behandeling van toekomstige patiënten
van groot belang dat de kwaliteit van het gevormde kraakbeen en/of bot nog
verder wordt verbeterd en dat dit reproduceerbaar is.
Van de MSC uit beenmerg die kraakbeen en bot kunnen vormen is recent ook bekend
geworden dat ze hun omgeving kunnen beïnvloeden door het uitscheiden van een
spectrum aan factoren. Deze uitgescheiden factoren zijn in staat om ontsteking
tegen te gaan en om weefsel regeneratie en vaatvorming te stimuleren. Dit
impliceert dat deze factoren een belangrijke invloed kunnen hebben op
gewrichtsaandoeningen en het regenereren van weefsels. We hebben recent
aangetoond dat de factoren die door deze cellen worden uitgescheiden in staat
zijn om artrose-gerelateerde processen in aangedaan weefsel kunnen tegen gaan
in vitro. Daarnaast hebben we aangetoond dat deze factoren een gunstig effect
hebben op pijn als ze geïnjecteerd worden in artrotische gewrichten van ratten.
Op dit moment worden MSC al klinisch toegepast in experimentele studies naar
het herstellen van kraakbeendefecten en artrose. Het is echter nog niet bekend
wat er voor zorgt dat MSC in staat zijn het herstel van weefsel te stimuleren
en hoe MSC behandeld moeten worden om deze eigenschap ten volle te benutten
voor het regenereren van kraakbeen en/of bot defecten en het tegengaan van
artrose.

Het doel van het basale onderzoek in ons laboratorium is het ontwikkelen van
nieuwe behandelmethodes voor het repareren van grote bot- en kraakbeendefecten
en het tegen gaan van de progressieve kraakbeen degeneratie die plaats vindt
bij artrose. Hiervoor richten we ons op de volgende vraagstellingen:
1. Hoe kunnen we genoeg kraakbeen van voldoende kwaliteit verkrijgen met behulp
van uit beenmerg geïsoleerde MSC?
2. Hoe kunnen we uit beenmerg geïsoleerde MSC toepassen om bot defecten te
laten herstellen?
3. Kunnen uit beenmerg geïsoleerde MSC ingezet worden om de progressie van
artrose tegen te gaan? Hoe kunnen we de cellen inzetten om dit te bereiken en
hoe werken betrokken mechanismen?
Om deze vragen te kunnen beantwoorden, zullen we onder andere gebruik maken van
verschillende groeifactoren, biomaterialen en kweekprocedures. Voor het
onderzoek gerelateerd aan de derde vraagstelling zullen we verschillende in
vitro modellen toepassen waarin gebruik wordt gemaakt van artrotisch weefsel
(wat verkregen wordt met toestemming van de METC). De MSC zullen worden
gebruikt voor in vitro experimenten en indien nodig in experimenten met
proefdieren (uiteraard na goedkeuring door de dieren ethische commissie).
Mocht er meer beenmerg beschikbaar zijn dan we nodig hebben voor het isoleren
van MSC, dan zullen we dit gebruiken voor onderzoek doen naar de aanwezigheid
van immuuncellen in beenmerg. Het is bekend dat er in het beenmerg van muizen
verschillende immuuncellen aanwezig zijn, waaronder T-helper geheugen cellen.
In nog ongepubliceerd onderzoek hebben we waargenomen dat er de cellen die
verantwoordelijk zijn voor allergische ontstekingen, zogenaamde Th2 cellen
aanwezig zijn in het beenmerg van muizen die allergisch zijn voor huisstofmijt.
De aanwezigheid in het beenmerg van T-cellen die cytokines produceren en
chemokine receptoren tot expressie brengen suggereert dat de verandering in
fenotype van immuuncellen al begint in het beenmerg. We willen nu gaan
onderzoeken of en hoe deze immuuncellen de micro-omgeving van stromale cellen
beïnvloeden. Daarnaast willen we bekijken of en hoe deze cellen precursors voor
andere immuuncellen beïnvloeden.

Beenmerg biopten zullen worden afgenomen bij patiënten waarbij een totale
heupprothese wordt geplaatst. De afgenomen biopten worden naar het lab
gebracht, waar een dienstdoende medewerker de biopten aan de hand van standaard
protocollen verwerkt om de MSC uit het beenmerg te isoleren. Vervolgens zullen
de geïsoleerde MSC gebruikt worden voor experimenten die er op gericht zijn om
verbeterde behandelingen van schade aan kraakbeen en bot te ontwikkelen.
Mochten er meer beenmerg biopten beschikbaar zijn dan nodig voor het isoleren
van MSC, dan zullen de biopten worden verwerkt door de afdeling longziekten.
Zij zullen immuuncellen isoleren uit de biopten en deze gebruiken voor
onderzoek naar de aanwezigheid en functie van immuuncellen in het beenmerg.

Er is geen extra risico voor de deelnemende patienten. We hebben deze
procedure ongeveer 200 keer gedaan en zonder enige reactie. Er is geen extra
belasting voor de patienten omdat de biopten genomen worden tijdens de operatie
als de patient onder narcose is. Met het biopt kunnen wij onderzoek doen dat
zal bijdragen aan de ontwikkeling en verbetering van behandeling van mensen
met bot- en/of kraakbeenaandoeningen in de toekomst.